O protocolo de campo duplo de envio ou não envio (SNS-TF) provou até agora ser uma estratégia altamente promissora para alcançar altas taxas em longas distâncias em aplicativos de distribuição quântica de chaves (QKD). Na verdade, tolerando grandes erros de desalinhamento, este protocolo pode superar o limite sem repetidor de maneiras mais eficazes, que é um fator crucial na realização de QKD de longa distância.

Jian-Wei Pan, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang e outros pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e da Universidade de Tsinghua alcançaram recentemente uma distância de transmissão QKD sem precedentes usando o protocolo SNS-TF. Seu papel, publicado em Cartas de revisão física , relata QKD com uma distribuição de chave segura quebrando o limite sem repetidor em uma fibra óptica de 509 km de comprimento.

"Usando o protocolo de campo duplo de envio ou não envio (SNS-TF), percebemos a distribuição segura de chaves quânticas (QKD) em 509 km, que é um novo recorde de distância segura em QKD sobre fibra, "Qiang Zhang, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Um dos objetivos importantes de nosso estudo foi quebrar com sucesso o limite de taxa de chave absoluta de QKD sem repetidor, com qualquer dispositivo de medição. "

O protocolo SNS-TF foi desenvolvido e introduzido em um esforço de pesquisa anterior por alguns dos pesquisadores que escreveram o artigo recente. Em estudos anteriores, o protocolo provou ser altamente vantajoso para aplicações QKD, particularmente para conseguir transmissão de longa distância.

Em seu trabalho recente, Zhang e seus colegas implementaram o protocolo SNS-TF QKD eliciando um nível de fóton único, interferência de primeira ordem entre dois lasers independentes. Esses dois lasers independentes foram combinados com uma técnica de bloqueio de frequência remota, em última análise, permitindo a transmissão QKD em distâncias incomparáveis. Em seus experimentos, os pesquisadores também usaram detectores supercondutores de fóton único com alta taxa de contagem e eficiências de detecção.

"Adotamos a tecnologia normalmente empregada na pesquisa de disseminação de frequência de tempo e travamos a frequência de dois lasers independentes em uma cavidade de laser ultra-estreita, "Zhang disse." Então, multiplexamos no tempo a luz laser forte como referência de fase com o sinal quântico em uma fibra. A luz forte induziu muitas contagens de ruído, mas exploramos muitos métodos de filtragem para evitar isso. "

Usando sua abordagem SNS-TF, os pesquisadores alcançaram uma taxa chave segura em 509 km, mais de sete vezes maior do que o QKD ligado sem repetidor relativo, e com a mesma perda de detecção. Notavelmente, a taxa de chave que eles alcançaram também é mais alta do que aquela alcançada por protocolos QKD mais tradicionais rodando em um dispositivo QKD sem repetidor perfeito.

"Nós fornecemos experimentalmente um novo recorde para distância de transmissão de QKD de fibra e demonstramos que ele quebra o limite de taxa de chave absoluta de QKD sem repetidor, "Zhang disse." Em nossa pesquisa futura, planejamos explorar taxas de chave mais altas e distâncias mais longas. "

Em seu estudo recente, os pesquisadores reuniram novas evidências que confirmam o potencial do protocolo SNS-TF QKD e mostraram como esse esquema pode ser combinado com ferramentas tecnológicas para atingir altas taxas de chaves seguras em longas distâncias de distribuição. Seu trabalho poderá em breve permitir a implementação em larga escala do QKD com taxas chave relativamente altas em 200-300 km, o que pode ser particularmente útil para o desenvolvimento de redes QKD dentro das cidades. Na verdade, aplicar sua tecnologia às linhas troncais principais QKD pode ajudar a reduzir relés confiáveis, resultando em QKD mais eficiente.

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